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阿联酋的“希望”号、中国“天问一号”和美国“毅力”号探测器将在本月内相继造访火星

发表于 2024-12-21 17:19:42 来源：上海市机械制造工艺研究所有限公司

阿联酋的希望“希望”号、中国“天问一号”和美国“毅力”号探测器将在本月内相继造访火星

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（神秘的国天国毅地球uux.cn报道）据环球时报：北京时间9日晚，阿联酋的问号“希望”号探测器成功实现“太空刹车”，进入火星环绕轨道。力号这不但标志着阿拉伯世界的探测第一次火星探测任务取得标志性突破，而且还拉开今年火星探测的本月大幕。在“希望”号之后，内相中国的继造天问一号探测器和美国“毅力”号探测器也将在本月内相继造访火星。
一个月迎来三位地球来客
美国“太空”网站9日称，访火2月7日的希望“火星新年”刚刚过去，这颗红色星球就将相继迎来3位地球来客。阿联北京时间9日23时许，酋的器阿联酋“希望”号探测器经过长达7个月的长途旅行，终于抵达火星附近开始关键一步。阿联酋航天局在社交媒体上表示，“希望”号将在没有人工干预的情况下，进行长达27分钟的“太空刹车”。“探测器启动6台发动机全力工作，以消耗自身携带的一半燃料为代价，将飞行速度从每小时12.1万公里降低到每小时1.8万公里，进而进入火星环绕轨道。”阿联酋副总统兼总理阿勒马克图姆表示，“阿联酋有史以来首次将阿拉伯世界带入深空新领域。我们的太空任务向阿拉伯青年传达了希望和信心。”
进入火星环绕轨道后，“希望”号并不会在火星表面着陆，而是围绕火星进行各项测量工作。它将研究火星大气及火星日周期和季节周期，获得火星气候变化的规律。同时，“希望”号也让阿联酋成为美国、苏联、欧洲航天局和印度之后，成功探测火星的第五个国家和地区。
《科学美国人》网站9日称，由于火星探测任务需要考虑地球与火星的位置关系，适合火星探测器发射的时间窗口期相对较短，因此集中于2020年夏季发射的各国火星探测器将集中在2月抵达火星。中国天问一号探测器将在“希望”号抵达火星后的24小时内，也尝试进入火星环绕轨道。“这是中国的第一个独立的行星际飞行任务，代表着中国航天的雄心和能力迈出一大步”。美国“毅力”号探测器则将于2月18日抵达火星。
进入火星轨道难在哪里
中国航天专家庞之浩9日告诉《环球时报》记者，为被火星引力捕获，火星探测器在准备进入火星轨道时要调整飞行姿态，将发动机的喷管朝向前方，待到时机恰当时发动机点火开机，以降低探测器的速度，仅有一次机会。由于火星距离地球比月球距离地球远得多，通信的延时在10分钟以上，所以地面无法对这一制动过程进行实时监控，只能依靠探测器自主执行。为此地面指挥人员需要提前为探测器注入姿态调整和制动“刹车”的有关控制程序数据。
另外，探测器进入火星轨道时的制动“刹车”时机和大小要十分精准，如果制动点火时间过长或过猛，探测器速度下降过多，就会一头撞上火星；如果制动点火时间过短或过轻，探测器飞行速度过快，就会沿抛物线轨迹飞离火星，导致进入火星轨道失败。只有“刹车”时机和时长都分秒不差，才能形成理想的捕获轨道。
美国“太空”网站也表示，火星探测器的“太空刹车”难度非常大，美苏火星探测器都曾在这个关键环节“折戟沉沙”。例如1974年苏联“火星4号”探测器由于制动发动机失效，“刹车失灵”导致速度过快而没能进入火星轨道。1999年美国“火星气候轨道器”在试图进入火星环绕轨道时则因为飞行轨迹距离火星太近，导致探测器在进入火星大气层后不久就解体损毁。事后调查发现，这是因为它的飞行系统软件使用英制单位，而地面人员输入参数时使用公制单位，由此造成的混淆导致探测器出现导航偏差。
中美探测器后续着陆还有挑战
“科学美国人”网站称，历次火星探测任务的成功率只有不到一半，经过“太空刹车”进入火星轨道这个关键环节后，那些需要在火星着陆的探测器还要通过“恐怖7分钟”的考验：火星探测器在短短7分钟内要克服高温，自主完成由大量步骤组成的减速着陆过程。考虑到火星大气极为稀薄，因此这个减速过程的挑战比在地球上着陆更大。
报道称，虽然美国“毅力”号探测器抵达火星的时间较晚，但它在进入火星轨道后就将直接尝试着陆。相比之下，中国对火星环境的了解还不够充分，天问一号进入火星轨道后将首先展开环境探测，预定在5月登陆火星。
相关报道：火星三国演义迎高潮 “希望号”一马当先进入环火轨道
（神秘的地球uux.cn报道）据中国航天报（尼摩）：北京时间2月10日凌晨，阿联酋的希望号火星探测器经过6个多月的飞行，成功进入火星轨道，正式开启火星探测任务，成为今年中国、美国、阿联酋三国火星探测任务中首先抵达火星轨道的探测器，也为今年阿联酋成立50周年献上了一份大礼。
阿联酋“希望号”火星任务团队科学家艾哈迈德·哈马迪表示，“希望号”最终将运行在近地点2万公里、远地点4.3万公里的椭圆轨道上，对包括火星大气等在内的环境进行探测。那么，“希望号”是一个怎样的探测器呢？
阿拉伯世界首个火星探测器
“希望号”于2020年7月20日05时58分，由日本H-2A运载火箭发射升空。该探测器是阿联酋乃至阿拉伯世界的第一个火星探测器，重量为1.5吨，它的探测载荷均由美国包办研制，探测器总装制造也由美国科罗拉多大学大气和空间物理实验室（LASP）负责，阿联酋团队深度参与了研制工作。
“希望号”的科学任务相当独特，这项任务代表了阿拉伯世界迈向深空探测的雄心。说到阿拉伯世界，除了宗教特色外，大家更熟悉的是该地方石油资源丰富，但缺乏发展其他产业尤其是制造业的动力。不过，石油毕竟是不可再生资源，阿拉伯世界也不乏有识之士，正在努力开展科学研究，力争发展高科技产业，改变“土豪”暴发户的形象。
2014年7月，阿联酋总统扎伊德宣布，阿联酋将启动火星探测器项目，该探测器被称为阿联酋火星任务（EMM），将用于研究火星大气和气候。
阿联酋副总统兼总理拉希德之前表示，EMM是对后代实实在在的投资，它不仅将对人类（火星）知识作出贡献，也是阿拉伯文明的一个里程碑。
虽然EMM大小和重量在人类火星探测器中并不出众，但将激励数以百万计的阿拉伯年轻人，鼓励其创新和科学研究，因此，阿联酋特意将该探测器命名为“希望号”。
“借鸡下蛋”跟着学
由于阿联酋没有雄厚和扎实的航天技术基础，“希望号”的研制只能“借鸡下蛋”。
“希望号”的3个载荷中，探测成像仪由LASP负责，阿联酋穆罕默德•本•拉希德空间中心参与研制；火星红外光谱仪由美国亚利桑那大学和阿联酋的拉希德空间中心合作研制；火星紫外光谱仪由美国LASP研制。值得一提的是，“希望号”的总装工作也由LASP负责完成，因此，阿联酋在该项目中的参与度并不高。
这也属于正常现象，阿联酋第一次开展深空探测，又没有相应的技术基础，出钱请高手做，自己参与跟着学，这本就是合理的道路，等到熟悉了管理和组织流程，再引进技术建立基础，才会有自己独立研制探测器的可能。
阿联酋的卫星工业就是这样起步的。2006年，阿联酋的拉希德空间中心和韩国合作研制第一颗卫星，10多年来先后发射了Nayif-1纳卫星以及迪拜星1号和2号遥感卫星，2018年10月还发射了完全由阿联酋设计和生产的哈利法卫星。“希望号”可以看做是阿联酋在深空探测领域从学习、引进到自主研制道路的开始。
“希望号”不仅在高科技领域有着先导作用，在社会发展上也有不小的示范作用。该探测器的阿联酋研制团队包括150名工程师，他们的平均年龄只有35岁，而且其中1/3为女性工程师，这在由于传统文化等原因导致女性难以“抛头露面”的阿拉伯世界尤其难能可贵。
其中，“希望号”的幕后功臣是一位年仅35岁的女性。她叫莎拉·阿米里，是阿联酋内阁的先进科学大臣，同时也是阿联酋航天局、科学家理事会的主席，以及本次火星探测任务的副指挥。
阿米里接受媒体采访时表示，“希望号”能够激励国家，让民众仰望星空，展开对未来的想象。
探测器独具特色
“希望号”包括探测器设计、研制、地面系统和发射服务，总共耗资约2亿美元。
该探测器由拉希德空间中心牵头策划和管理，项目自2014年公开启动以来，成为新一代阿拉伯科学家和工程师的“催化剂”。
在“希望号”的研制中，拉希德空间中心以此前成功发射的迪拜遥感星和哈利法卫星为基础，和美国联合研制了探测器平台以及3个探测载荷，为掌握深空探测技术打下了基础。
该探测器的太阳能电池板供电能力约600瓦，平台和载荷耗电量约480瓦，它装有一个1.5米直径的高增益天线和3个低增益天线，X波段通信带宽可达1.6兆。
虽然“希望号”是阿联酋的第一个火星探测器，但它有美国科研机构的鼎力相助，科研起点并不低。
另外，“希望号”携带的探测多光谱相机分辨率为8公里，用于探测水、冰、沙尘暴、气溶胶和火星大气逃逸等现象，主要服务于火星大气探测；红外光谱仪分辨率300公里，一周能对火星进行60次观测，用于观测沙尘暴、水汽和冰雪，研究火星水循环和气候问题；紫外光谱仪工作波段100-170纳米，主要用于测量火星热层，以及气态氢和氧从火星大气逃离的情况。
总的说来，“希望号”的探测载荷主要用于研究火星大气动力学数据，和美国的MAVEN探测器非常相似，不过它的具体测量和研究范围又和MAVEN存在差异，两者可以说是具有互补性。
独具一格的轨道设计
“希望号”的轨道设计独具一格，它的轨道转移时间为211天，随后变轨插入火星轨道，在捕获轨道上运行2个多月后，最终进入近地点2万公里、远地点4.3万公里的椭圆轨道。
“希望号”的设计寿命为2年，延长寿命2年，预计2025年结束任务。该探测器使用了前所未有的独特轨道，其工作轨道的近地点甚至比插入火星轨道时的近地点还要高很多，这就意味着任务结束千百年后，它也不会落到火星上，避免了对火星可能造成的污染。更重要的是，高轨道也有助于探测器居高临下，更好地对火星大气进行全面观测和研究。
总之，“希望号”着眼于火星大气研究，独特的轨道和载荷将得到前所未有的火星大气数据，填补人类探测火星的空白。同时，它将帮助科学家首次建立全面的火星大气层模型，有助于解决诸如火星大气如何逃逸等关键问题，加深人类对火星的了解。

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